転 写 調 節 今 昔 物 語

金沢 大 学 十 全 医学 会雑 誌 第

^{1 0 5}

巻 第

²

号

1 7 1

(

1 9 9 6

)

転 写 調 節 今 昔 物 語

0

1

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M o

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金 沢 大 学 名 誉教 授

亀 ^山

私 ^の 核 酸研 究

^を

^ふ

^り

^か

^え

^る

^と,

D N A

と

R N A

そ れ ぞ れ ^へ

^の

理

解

^が

大 き

く

変 化

^し, そ れ ら

の 内 包す ^る 意 味 も 広

く

深 く

^{なっ た}

^こ

^{と を}

痛 感

し

て ^い る

^.

こ の

^一

文 ^の 依 頼

を

受

け,

核 酸 ^の 意 味 す ^る 内 容 ^の 今昔

を,

転 写 調節 ^{に ス}

^ポッ

ト

を

当 ^{て て}

^思

^{い つ} く

^{ま ま}

述 ^{べ て み}

^た

^い

^.

1 9 6

2

年 ^に 金 沢 大 学 癌 研 究 施設 ^に 赴 任 ^し

,

研 究

^を

開 始 ^し

た

当時

,

研 究 ^テ

^{ー マ を "}

遺 伝 情 報 転 写 ^の 分

子

機 構

^{" と}

^し

た

^.

遺 伝

子

^の 発 現調 節 ^{ほ オ ペ}

^ロ

^ン

^を

単 位

^と

^{し て} 転 写 抑 制 因

子

^の 活性 ^に 依 存 し て ^い る

と

す る オ ^ペ

^ロ

^ン 説 ^の

^コ

^{ン セ}

プ

ト

が,

当時 支 配 的 ^で あ

り,

転写 研 究

を 主

導

し

^{て い} た

^.

し た

がっ

て

l

私

^{た ち}

^の 研 究 も 転 写 ^の

主

役 ^{R N A}

^ポ

^{リ メ}

ラ

^ー

ゼ の 機 能

,

転

写

抑 制 因

子

^の 単 離

^･ 同

定等 ^に 焦 点

^を

当

て て

お り, と り わ け

D N A の オ ^{ペ レ}

^ー

タ

^ー , プ^ロ

^モ

^ー

タ

^ー

構 造

^と

機 能 ^の 解

^{明 を}

意 図

^し

^{て い}

^た.

一

方

,

̀

遺 伝

子

発 現 ^の 調 節 は す ^{べ て} 抑 制 的 ^で あ る

^' と

す ^る 命 題 ^に 疑 問

を も ち,

私 ^た

ち

ほ

次

の よ

う な

仮 説

を

提 起

し

た

.

1 ) 促 進 因 子 ^{に よ る}

^ポ

^{ジ テ}

ィ ブ な

調 節

^が

存 在 す

る

^.

2 ) ^{R N A}

^ポ

^{リ メ ラ}

^ー

^{ゼ は} 遺 伝

子 ( あ

る い ほ オ ^ペ

^ロ

ン ) ^の 認識

^･

結 合 ^に 関

^し

^て 多種 類 存 在 す ^る

^.

^{こ の よ}

^{う な}

コ

ン セ

プ

_{ト ほ} 当時 ( ^{1 9 6 0} 年 代 初 期

) 承

認

^{さ れ な}

^か

^っ

^た

^が,

E

^･ C O

li p h

a

g

^e

入 の

Q

遺 伝

子

の 作

用

ほ 転 写 ^の

ポ

ジ テ

ィ ブ な

制 御

を 示

唆す ^る

も

^{の で}

あ り, ま

^た

,

E

. c o

li _p h

a

g

^e

T 7 の

特 異 的転 写 因

子

( ^{T 7 R N A}

^ポ

^{リ メ ラ}

^ー

^ゼ ) ^の 存 在 ^は

^ポ

^リ

メ ラ

^ー

ゼ の 遺 伝

子

^の 選 択 認 識能

を 示

す

も

^の

と

考

え れ ば,

筆者

ら

^の 仮説 は 十分 成

^立

す ^{る の で}

あ

る

^.

当時

, 力

量

不 足

で 説得 力 ^の あ る

立

証

^が

^で き

な

か

っ

た

.

し か し

,

1 9 7 0 年 代 ^に

な

る

と,

大腸 菌遺 伝

子

総 数( ^{4 0 0 0} )

に 対 し て

, ポ

リ メ ラ

^ー

ゼ 分

子

の 総 数

(

約 2 0 0 0 )

が 予

想 ^に 反

し

て 少

^な

^{い こ}

と が 明 ら

^か

と な り, ま た

遺伝 子 当 ^た

り

^の 転写

^コ

^ピ

^ー

数 ^{で は}

,

遺 伝

子

に よ

っ

て 1 0

^〜

1 0 0 0 0 分 子 ^{の ひ}

ら

き

^が

あ る こ

と も

判

明

^{し た}

^.

^{こ の よ}

う な

^オ

^ー

^バ

^ー

^オ

^ー

^ル の 事実 ^は

,

先 ^の 仮 説 ² ) ^の

承

認

^を

迫 ^る も ^の

と な ^っ

^た

^.

す

な わ ち,

R N A

ポ

リ メ ラ

^ー

ゼ 分

子

ほ 転 写 す る 遺 伝

子

( あ ^る

い ほ 遺 伝

子

群)

を そ

^の 特

異

性 に よ

っ

て 選 択 す る

可

能 性

^が

恩 典

1 7 1

で て き ^{た の で} あ ^る

^.

^{こ の よ}

う な

背 景 ^の

な

か で

ポ

ジ テ ィ

ブ な

転 写促 進

因 子

^の 存在 も

同

時 ^に 注

目 さ れ

^る

よ う

^に

な っ

た

^. ま

た

,

こ

れ ら

ほ 仮 説 ¹ )

^が

前提

^{と なっ}

^て 仮 説

²

)

^が

成

立

し

う

る こ

と が 予

期

さ れ

る よ

う

に

なっ

た

.

転写 促 進 国

子

^は

ポ

リ メ ラ

^ー

ゼ の 転 写 対 象 遺 伝

子

の 選 択 ^に 関 与 す ^る

可

能性

^が

期 待

さ れ

^{る か}

ら

で あ る

^.

こ の よ

う な^コ

^{ン セ}

プ

ト の 転 換

が 1

9 8

0

年 代 か

ら

次 第 ^に 進 展 ^L

,

遺伝

子

操 作 技法 ^の 発 展 普

及

に よ

っ

て 転写 制 御 ^の

よ

り

多様

^な

分

子

機 構

^が

解

明 さ れ

^よ う

^と

^{し て い る}

^.

現

段

階

で 要約

さ れ

る 転 写 制御 ^の 全 体 像

を

描 出 す る

と

次 ^{の よ} う

に

な

る

^.

大腸 菌 ^{で ほ}

,

約 4 0 0 0 の 遺伝

子 が

存 在 ^し

,

D N A の 配 列

を

読 ^み 取

^っ

^{て R N A に} 転写 す

る ポ

リ メ ラ

^ー

ゼ

^コ

ア 酵 素 ^の 分 子 総数 ^は

,

細 胞 当 ^た

り

^{2 0 0 0} 個 ^で あ

る^.

^こ

れ ら ^コ

^ア 酵 素

は

プロ

モ

^ー

タ

^ー

認 識能

を も

^{つ 6} 種 類 ^の

^J

^サ

^{ブユ ニ ッ}

^ト

1 個

と そ れ

ぞ

れ

結 合 し

,

6 種 類 の ホ

ロ

酵 素 分

子 が

形 成

^さ れ

る

^.

こ

れ ら

^{の ホ}

^ロ

酵 素 は

そ

^の

^げ

^の 認 識

^､

特 異 性 ^{に よ}

^っ

て

,

特 異 的

^プロ

^モ

^ー

^タ

^ー

群

を

選 択 す

る.

こ の 選択 特 性 ^は

さ ら

に 約 ^{1 0 0} 種 ^の 転 写

調

節 国

子

^{に よ}

っ

て 多 形 変 換 す る

^.

こ

う

し て 大 腸 菌 ^は

そ

の 生 育 条件 ^の 変 化 ^に 対応 ^し

,

2

段

階

の

ポ

リ ^メ ラ

^ー

ゼ 多 形変 換 機 備 ^{に よ}

^っ

^て 選 択 遺 伝

子

群

を

時 ^々 刻 ^々 決 定 し て ^い る

^.

こ

う

し た 研 究 ^の 発

展

経 過

を 回

顧 ^{し て み る}

^と,

転 写

調

節

の

理

解 ^{に は} 今 昔 ^の 感

が

あ る

^. 分 子 生

物 学 ^の 黎

^明

期 ^に 未 熟

な が ら

抱 ^{い た オ ペ}

^ロ

^ン 説

と

対

立

す る

^コ

^{ン セ}

プ

ト

が,

今 ^よ

う や

く ^{日 の}

目 を

見 ^よ

う と

^{し て い る}

^.

^{こ こ で} 確

立 さ れ

る

ポ

リ ^メ ラ

^ー

ゼ の 多 形 変換 ^{に よ る} 総 括 的 制 御様 式 ^は

,

真核 生 物 ^の 転 写装 置 ^{の よ}

^り

多 様

な 展

開 ^の 分

子

的 基 礎

と な っ

て

い る

と

考

^え

^{て い る}

^.

こ こ で 述 ^べ た 内 容 は

l

か

っ

て 仮 説提 出 ^の

^と

き ^か

^ら

貢 献

し て き ^た 共

同

研 究 者

石

浜

明

教 授

( 国 立

遺 伝 学 研 究 所

)

の 研 究成 果 ^に 負

う と

こ ろ

が

大 き ^い

^.

詳 し

く

ほ

石

浜 ^の 総 説

(

^生

化 学 ^{6 7} 巻

²

号 ^{1 2 3}

^‑

¹

³

^{0 1 9 9 5} ) ^の

^一

読

を

勧 め た い

.